Mn4+掺杂的氟化物材料因其高效的窄带红光发射和宽带蓝光激发特性在改善白光LED显色性能和提高LCD背光源色域等领域展现出巨大的应用前景。本文主要介绍目前国内外关于Mn4+掺杂氟化物红光材料的主要制备方法和耐湿性能的有效改善途径，并从拓展应用的角度对材料微观形貌调控问题做出展望，为深入开展多类型光电子器件应用研究提供借鉴基础。

针对 NEA GaN光电阴极结构设计和制备工艺需进一步优化的问题, 结合阴极量子效率表达式和影响量子效率的因素, 采用理论和实验相结合的方法, 分别研究了 GaN光电阴极材料的表面反射率、光学折射率、光谱吸收系数以及透射光谱等光学参数。结果表明在 250 nm到 365 nm的波长范围内, 表面反射率相对平稳, 是影响量子效率的直接因素, 而光学折射率则通过电子表面逸出几率间接影响着量子效率。给出了均匀掺杂 GaN光电阴极的光谱吸收系数的特点, 根据变掺杂 NEA GaN光电阴极的结构特点, 给出了光谱平均吸收系数的概念和等价计算公式, 并对均匀掺杂与变掺杂 NEA GaN光电阴极光谱吸收系数进行了对比。

为了得到铯吸附与阴极电子亲和势变化之间的定量关系，利用NEA光电阴极激活评估实验系统对GaN光电阴极进行了铯激活.根据半导体光电发射理论和双偶极层模型，通过对电子亲和势随铯覆盖度变化的实验结果进行拟合运算，得到电子亲和势与铯覆盖度之间的函数关系式.分析了铯的吸附机理，得到激活过程中铯的吸附过程与GaN材料有效电子亲和势下降之间的关系.实验表明：负电子亲和势 GaN光电阴极材料在铯激活时光电流随着铯覆盖度的增加而从本底值增为极大值，激活过程中GaN电子能量分布曲线低动能截止点的位置决定于铯的覆盖度.当铯的覆盖度从0、1/2、2/3到1个单层变化时，低动能截止点依次向左移动，当覆盖度从0增加到1个单层时，低动能截止点向左移动了约3eV的距离.研究表明，低动能截止点左移本质上是由于对电子逸出起促进作用的有效偶极子［GaN(Mg):Cs］数量的增多造成的，有效偶极子数量的增多带来了材料表面真空能级的下降.

利用自行研制的超高真空激活系统与表面分析系统，通过X射线光电子能谱(XPS)分析确定了采用的GaN（0001）化学清洗配方的有效性，并通过激活结果验证了达到原子级清洁表面所采用的加热清洁工艺的正确性。结合激活过程中的光电流变化曲线，确定了高温Cs单独激活与后续Cs/O交替激活相结合的工艺，成功制备了表面达到负电子亲和势(NEA)的GaN光电阴极。激活结束后，用光纤光源照射，测得光谱响应。通过计算得到量子效率曲线，验证了整套制备工艺的正确性。通过一系列实验，确立了一套制备NEA GaN光电阴极的工艺流程。

利用自行设计的CMETS005型检测与光谱测试系统对微光瞄准镜进行测试,完成了像增强器光阴极在热冲击环境下的噪声频谱特性测试。试验与分析结果表明:像增强器经过温度冲击后的噪声功率谱在0～1kHz范围内随频率增加而变化较大,呈1/f噪声特性。当环境温度升高时,光电阴极中的热致电流密度增大,从而导致微光瞄准镜观察景物图像时的对比度与鉴别率降低,最后引起夜视系统探测目标性能的下降。

利用自行研制的光电阴极激活评估实验系统，对激活后的反射式GaN及GaAs光电阴极进行了稳定性测试，获得了Cs/O激活一段时间后阴极随时间变化的光谱响应，通过计算得到量子效率曲线。结果表明：激活结束后GaN灵敏度可以在较长时间内保持稳定，而后缓慢衰减。而GaAs光电阴极的光电流随时间近似呈指数衰减。结合阴极表面双偶极层结构以及表面化学成分，分析原因主要是：两种阴极表面进行Cs/O激活后形成的双偶极子的结构不同、衰减过程中双偶极层化学成分变化方式不同决定。GaN光电阴极激活后cs以复杂氧化物存在，更加稳定，灵敏度的衰减主要是由未分解的氧引起，而GaAs灵敏度下降的原因主要是表面双偶极层中的cs极易脱附，影响其稳定性。

GaN紫外光阴极是一种表面具有负电子亲和势(NEA)状态的光电发射材料,具有电子发射效率高、暗发射小、稳定性好等众多优点,是近年来得到迅速发展的一种新型高性能紫外探测材料。采用超高真空原子吸附工艺,对金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延的p型GaN表面依次进行了高温净化、Cs/O激活、低温净化和Cs/O激活的高低温两步光阴极制备实验。实验结果表明,高温净化后的Cs/O激活可制备出量子效率约为20％的GaN紫外光阴极材料,第二步低温净化后GaN表面仍具有光电发射能力,经过Cs/O激活后可将阴极光电流恢复到接近高温激活结束后的水平,说明GaN阴极材料的制备只需单步高温激活完成。通过比较GaN与GaAs光阴极材料的高低温制备效果差异,对GaN光阴极制备工艺的机理进行了探讨。

以金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延的p型GaN为阴极发射层材料,通过对激活过程中阴极光电流的在线监测,考察了Cs激活,Cs/O交替激活以及高低温两步激活对GaN阴极光电发射性能的影响。实验结果表明,单用Cs激活就可制备出量子效率约为20％的GaN光电阴极,Cs激活后再进行2-3个Cs/O循环激活可小幅度提高量子效率,高低温两步激活不能进一步提高量子效率。利用偶极层表面模型对实验现象进行了解释。

为定量研究变掺杂结构对阴极量子效率的作用效果, 设计生长了两种不同掺杂方式的反射式梯度掺杂GaAs光电阴极, 激活后测量了两者的光谱响应曲线。 将光谱响应曲线转换为对应的量子效率曲线, 对不同入射光波段的量子效率进行了拟合分析, 得到了体现变掺杂结构贡献程度的变掺杂系数K值。 研究发现, 同一阴极材料对不同波段的入射光, 其掺杂结构产生的作用效果各不相同。 同时, 不同掺杂结构光电阴极对于相同波段范围内的入射光, 其作用效果也不相同。 产生这些差别的根本原因, 是由于不同掺杂结构下, 材料中内建电场的位置和强度不同而造成的。 该研究为评判不同掺杂方式下光电阴极的结构性能提供了有效的分析手段, 对研究阴极变掺杂结构的优化设计具有非常重要的应用价值。

多环境试验条件下的微光枪瞄检测技术一直是军备生产所关注的问题。由于在振动、射击、冲击、跌落和高低温环境等载荷作用下，微光枪瞄机械、光学和电性能结构及参数会发生改变，致使微光枪瞄不能正常工作和使用，所以设计了多环境试验条件下的微光枪瞄检测与测试系统。对测试系统的光路进行了规划，即对被检查对象(微光枪瞄)的安装要求是微光枪瞄的物镜应置于平行光管出射光口的“较近处”。给出了由CCD组成检测系统的工作原理，分析了系统成像的详细过程。通过对平行光管和CCD变焦镜焦距计算，并结合实际工程应用，使该检测系统的测量精度(≤0．05密位)和测量范围(≥40密位)均满足了项目使用要求。